變壓器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種變壓器，該變壓器包括磁芯和套在磁芯上的至少兩個(gè)繞組，每一個(gè)繞組包括至少一個(gè)銅片，銅片繞磁芯橫截面的外周設(shè)置，銅片包括第一端面和位于第一端面背側(cè)的第二端面，其中，銅片包括第一端部和與第一端部位于同一側(cè)的第二端部，第一端部在第一端面上設(shè)有第一電連接部，第二端部在第二端面上設(shè)有第二電連接部，銅片除第一電連接部和第二電連接部之外的表面覆設(shè)有絕緣層。該變壓器具有良好的電磁耦合性能，其結(jié)構(gòu)簡單有利于該平面變壓器規(guī)?；湍K化的生產(chǎn)。
【專利說明】變壓器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及變壓器領(lǐng)域，尤其涉及一種平面變壓器。

【背景技術(shù)】
[0002] 變壓器就是一種利用電磁互感應(yīng)，實(shí)現(xiàn)變換電壓，電流和阻抗的器件。變壓器是由 磁芯和繞組組成，繞組分為初級繞組和次級繞組。
[0003] 而平面變壓器與傳統(tǒng)的變壓器相比最大的區(qū)別在于磁芯和繞組的不同。平面變壓 器采用小尺寸的E型、RM型或環(huán)型鐵氧體磁芯，通常是由高頻功率鐵氧體材料制成，在高頻 下有較低的磁芯損耗，繞組采用多層印刷電路板迭繞而成，并在印刷電路板上覆有銅箔，通 過在該銅箔在平面的高頻鐵芯上構(gòu)成變壓器的磁回路。而且由于磁芯良好的磁屏蔽，可抑 制射頻干擾。
[0004] 然而，在PCB電路板上對銅箔進(jìn)行加工較為困難，并且PCB電路板上銅箔能承受的 工作電流較小，無法應(yīng)用在大功率變壓器中。同時(shí)，當(dāng)多層PCB電路板安裝在磁芯中時(shí)，由 于PCB電路板厚度較厚，使得相鄰PCB電路板上銅箔之間距離較大，導(dǎo)致容易產(chǎn)生漏感，且 功率密度小。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本實(shí)用新型的目的是提供一種具有良好的電磁耦合性能和結(jié)構(gòu)簡單的平面變壓 器。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，本實(shí)用新型提供一種變壓器，該變壓器包括磁芯和 套在磁芯上的至少兩個(gè)繞組，每一個(gè)繞組包括至少一個(gè)銅片，銅片繞磁芯橫截面的外周設(shè) 置，銅片包括第一端面和位于第一端面背側(cè)的第二端面，其中，銅片包括第一端部和與第一 端部位于同一側(cè)的第二端部，第一端部在第一端面上設(shè)有第一電連接部，第二端部在第二 端面上設(shè)有第二電連接部，銅片除第一電連接部和第二電連接部之外的表面覆設(shè)有絕緣 層。
[0007] 由上述方案可見，繞組由扁平狀的銅片組成，并在銅片除電連接部之外的表面覆 設(shè)有用于絕緣的絕緣層，當(dāng)初級繞組和次級繞組的銅片安裝到磁芯中時(shí)，由于銅片可根據(jù) 不同的導(dǎo)電電流或不同的趨膚深度需求制作成不同厚度或形狀尺寸，有利于減少趨膚效應(yīng) 的影響，利用整個(gè)銅片進(jìn)行電流的導(dǎo)通，使得銅片能夠適應(yīng)不同大小的電流，從而提高該變 壓器的功率，同時(shí)通過初級繞組的銅片與次級繞組的銅片緊密貼合，從而在減少漏感的同 時(shí)提高變壓器的電磁耦合性能。
[0008] 更進(jìn)一步的方案是，一個(gè)繞組包括兩個(gè)以上的銅片，一個(gè)銅片的第一電連接部與 同一個(gè)繞組的相鄰一個(gè)銅片的第二電連接部電接連。
[0009] 由上可見，通過在不同端面設(shè)置的電連接部進(jìn)行電連接有利于方便裝配連接，并 通過形狀尺寸相同的銅片翻轉(zhuǎn)使用便可實(shí)現(xiàn)多匝銅片的繞制，使得生產(chǎn)一種或幾種規(guī)格的 銅片便可完成繞組的繞制，器件標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)有利于規(guī)?；湍K化的生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效 率，降低成本。
[0010] 更進(jìn)一步的方案是，電連接的方式為焊接。
[0011] 由上可見，焊接連接有利于減少導(dǎo)體電阻，提高導(dǎo)電性能。
[0012] 更進(jìn)一步的方案是，一個(gè)繞組的一個(gè)銅片的第一電連接部設(shè)置在相鄰一個(gè)繞組的 一個(gè)銅片的第一電連接部的背對側(cè)上。
[0013] 由上可見，通過背對放置初級繞組和次級繞組這種變壓器的插入技術(shù)，增加繞組 間的耦合以減小漏感，同時(shí)使得電流平均分布，減小變壓器損耗。
[0014] 更進(jìn)一步的方案是，一個(gè)銅片的厚度大于或等于相鄰一個(gè)銅片的厚度。
[0015] 由上可見，銅片的厚度可根據(jù)實(shí)際導(dǎo)通的電流大小設(shè)置，從而提高變壓器的適用 性，銅片的厚度亦可根據(jù)實(shí)際所需最大開關(guān)頻率時(shí)的趨膚深度進(jìn)行選取，有利于減少趨膚 效應(yīng)的影響。
[0016] 更進(jìn)一步的方案是，多個(gè)銅片通過緊壓后黏合為一體。
[0017] 由上可見，由于銅片外表面覆設(shè)的絕緣層多為樹脂、塑料、硅橡膠或PVC等硬度較 小的材料，該絕緣層通過緊壓后將黏合為一體，從而提高變壓器的電磁耦合性能，減少漏感 的發(fā)生，同時(shí)也有利于提高該變壓器的功率密度。
[0018] 更進(jìn)一步的方案是，變壓器還包括第一散熱器，第一散熱器包括與磁芯鄰接的殼 體。
[0019] 更進(jìn)一步的方案是，第一散熱器還包括多個(gè)安裝在殼體上的散熱鰭片，多個(gè)散熱 鰭片呈平行分布或呈放射狀分布。
[0020] 由上可見，由于變壓器中的廢熱主要由磁芯產(chǎn)生，所以在磁芯鄰接有風(fēng)冷散熱器， 利用該風(fēng)冷散熱器將廢熱帶走，并利用呈放射狀分布的散熱鰭片或平行狀的散熱鰭片進(jìn)行 散熱，有利于提高散熱面積，有利于變壓器的均勻散熱。
[0021] 更進(jìn)一步的方案是，變壓器還包括第二散熱器，第二散熱器包括殼體，殼體圍成容 納有冷卻劑的容納腔，殼體開設(shè)有進(jìn)水口和出水口，殼體的外壁與磁芯鄰接。
[0022] 更進(jìn)一步的方案是，殼體夾在磁芯的兩側(cè)，進(jìn)水口和出水口分別設(shè)置在磁芯的兩 側(cè)。
[0023] 由上可見，由于變壓器中的廢熱主要由磁芯產(chǎn)生，所以在磁芯鄰接有水冷散熱器， 利用該水冷散熱器中容納的冷卻劑將廢熱帶走，并通過水冷散熱器的殼體外壁夾在磁芯兩 側(cè)上，再利用進(jìn)水口和出水口將冷卻劑進(jìn)行循環(huán)散熱，有利于提高散熱性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024] 圖1是本實(shí)用新型變壓器第一實(shí)施例的分解圖。
[0025] 圖2是本實(shí)用新型變壓器第一實(shí)施例中第一銅片的結(jié)構(gòu)圖。
[0026] 圖3是本實(shí)用新型變壓器第一實(shí)施例中第二銅片的結(jié)構(gòu)圖。
[0027] 圖4是本實(shí)用新型變壓器第一實(shí)施例中第三銅片的結(jié)構(gòu)圖。
[0028] 圖5是本實(shí)用新型變壓器第一實(shí)施例中多個(gè)銅片的電連接部相互連接時(shí)的剖視 圖。
[0029] 圖6是本實(shí)用新型變壓器第二實(shí)施例中第四銅片的結(jié)構(gòu)圖。
[0030] 圖7是本實(shí)用新型變壓器第二實(shí)施例的分解圖。
[0031] 圖8是本實(shí)用新型變壓器第二實(shí)施例的左視圖。
[0032] 圖9是本實(shí)用新型變壓器第二實(shí)施例的俯視圖。
[0033] 圖10是本實(shí)用新型變壓器第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。
[0034] 圖11是本實(shí)用新型變壓器第四實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。
[0035] 圖12是本實(shí)用新型變壓器第五實(shí)施例中繞組的結(jié)構(gòu)圖。
[0036] 以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。

【具體實(shí)施方式】
[0037] 變壓器第一實(shí)施例：
[0038] 參照圖1，圖1是變壓器1的分解圖，變壓器1包括磁芯11、磁芯12、繞組2和繞組 3。磁芯11和磁芯12均為鐵氧體磁芯，磁芯11開設(shè)有通槽111和通槽112,并在通槽111 和通槽112之間形成有凸臺113,磁芯12具有與磁芯11相同尺寸的結(jié)構(gòu)，磁芯12開設(shè)有 通槽121和通槽122,并在通槽121和通槽122之間形成有凸臺123。繞組2包括銅片21、 22、23、24和銅片25,繞組3包括銅片31、32、33、34和銅片35,其中，銅片21、銅片25、銅片 31和銅片35均為具有相同尺寸結(jié)構(gòu)的銅片，銅片22、銅片24、銅片32和銅片34均為具有 相同尺寸結(jié)構(gòu)的銅片，銅片23和銅片33為具有相同尺寸結(jié)構(gòu)的銅片，上述銅片在安裝到變 壓器1中時(shí)采用了不同的安裝方式。
[0039] 參照圖2和圖5,由于銅片21、銅片25、銅片31和銅片35均為具有相同尺寸結(jié)構(gòu) 的銅片，所以以銅片21為例進(jìn)行說明。銅片21包括銅芯211，銅芯211沿著凸臺113或凸 臺123的橫截面外周延伸設(shè)置，銅片21包括第一端面和位于第一端面背側(cè)的第二端面，銅 片21還包括第一端部和第二端部，第一端部和第二端部位于同一側(cè)，銅片21的第一端部在 第一端面上設(shè)置有電連接部212,銅片21的第二端部在第二端面上設(shè)置有電連接部213,并 在銅片21除電連接部212和電連接部213之外的表面覆設(shè)有絕緣層214。
[0040] 參照圖3和圖5,由于銅片22、銅片24、銅片32和銅片34均為具有相同尺寸結(jié)構(gòu) 的銅片，所以以銅片22為例進(jìn)行說明。銅片22包括銅芯221，銅芯221沿著凸臺113或凸 臺123的橫截面外周延伸設(shè)置，銅片22包括第一端面和位于第一端面背側(cè)的第二端面，銅 片22還包括第一端部和第二端部，第一端部和第二端部位于同一側(cè)，銅片22的第一端部在 第一端面上設(shè)置有電連接部222,銅片22的第二端部在第二端面上設(shè)置有電連接部223,并 在銅片22除電連接部222和電連接部223之外的表面覆設(shè)有絕緣層224。
[0041] 參照圖4和圖5,由于銅片23和銅片33為具有相同尺寸結(jié)構(gòu)的銅片，所以以銅片 23為例進(jìn)行說明。銅片23包括銅芯231，銅芯231沿著凸臺113或凸臺123的橫截面外周 延伸設(shè)置，銅片23包括第一端面和位于第一端面背側(cè)的第二端面，銅片23還包括第一端部 和第二端部，第一端部和第二端部位于同一側(cè)，銅片23的第一端部在第一端面上設(shè)置有電 連接部232,銅片23的第二端部在第二端面上設(shè)置有電連接部233,并在銅片23除電連接 部232和電連接部233之外的表面覆設(shè)有絕緣層224。
[0042] 參照圖5,圖5是銅片21、銅片22和銅片23的電連接部相互連接時(shí)的原理圖，當(dāng) 銅片21、銅片22和銅片23套裝在磁芯11中，銅片21安裝在銅片22的上方，銅片22安裝 在銅片23的上方，且電連接部213位于電連接部222的上方，電連接部223位于電連接部 232的上方，對銅片采用鉚壓后再進(jìn)行焊接等方式便可完成電連接部213與電連接部222之 間的電連接，并完成電連接部223與電連接部232之間的電連接，從而完成銅片21、銅片22 和銅片23相互之間的電連接。外部電流可從電連接部212流入，經(jīng)過銅芯211的傳導(dǎo)，繼 而從電連接部213向電連接部222流出，再通過銅芯221的傳導(dǎo)，再從電連接部223向電連 接部232流出，再通過銅芯231的傳導(dǎo)，最后從電連接部233輸出到翻轉(zhuǎn)設(shè)置的銅片24,再 運(yùn)用同樣的連接原理將電路導(dǎo)向銅片25,可見，通過在銅片相對于的位置上設(shè)置電連接部 便可使繞組2在磁芯外周形成回路，并產(chǎn)生磁通量。
[0043] 同理，繞組3中的銅片31、32、33、34和銅片35可安裝繞組2的連接方式進(jìn)行連接， 從而繞組2和繞組3之間形成初級繞組和次級繞組，并將通過繞組2和繞組3的銅片進(jìn)行 緊壓，由于絕緣層多為樹脂、塑料、硅橡膠或PVC等的材料，進(jìn)行緊壓后再利用導(dǎo)熱硅膠灌 封將繞組黏合為一體，通過導(dǎo)熱硅膠灌封有利于提高絕緣性能和提高散熱性能。
[0044] 變壓器1工作時(shí)，繞組2與交流電源電連接，繞組3與負(fù)載電連接，其中，銅片21 的電連接部212和銅片25的第二電連接部分別與交流電源的正極和負(fù)極連接，銅片31的 電連接部312和銅片35的第二電連接部分別于負(fù)載的的正極和負(fù)極連接。當(dāng)交變電流通 過繞組2時(shí)，電流從電連接部212輸入，經(jīng)過銅芯211傳遞后從電連接部213輸出到位于銅 片21的下方的電連接部222,然后在通過銅芯221的傳遞后，再從電連接部223輸出到位于 銅片22下方的銅片23,以此類推，從而使得套裝在磁芯11和磁芯12的繞組2產(chǎn)生環(huán)形交 變電流，繼而產(chǎn)生交流磁通。而繞組3的銅片連接及工作原理與繞組2的相同，使得套裝磁 芯11和磁芯12的次級繞組3感應(yīng)出電壓或電流，從而實(shí)現(xiàn)電壓、電流和阻抗的變換。
[0045] 變壓器第二實(shí)施例：
[0046] 參照圖6,在變壓器第一實(shí)施例的基礎(chǔ)上，變壓器5還可以增加兩個(gè)銅片4,銅片4 包括銅芯41，銅芯41沿著凸臺113或凸臺123的橫截面外周延伸設(shè)置，銅片4包括第一端 面和位于第一端面背側(cè)的第二端面，銅片4還包括第一端部和第二端部，第一端部和第二 端部位于同一側(cè)，銅片22的第一端部在第一端面上設(shè)置有電連接部42,銅片4的第二端部 在第二端面上設(shè)置有電連接部43,并在銅片4除電連接部42和電連接部223之外的表面覆 設(shè)有絕緣層。
[0047] 參照圖7,變壓器5還可以增加銅片26、27、28、29、30、36、37、38、39和銅片40,銅 片4用于連接在銅片25和銅片26之間，由于銅片25與銅片26具有相同結(jié)構(gòu)并相互翻轉(zhuǎn) 地設(shè)置，所以銅片25輸出的電流通過銅片4傳導(dǎo)到銅片26中，繼而銅片26按照上述原理 連接其他銅片，使得電流進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。
[0048] 銅片4還可用于連接在銅片35和銅片36之間，由于銅片35與銅片36具有相同 結(jié)構(gòu)并相互翻轉(zhuǎn)地設(shè)置，所以銅片35輸出的電流通過銅片4傳導(dǎo)到銅片26中，繼而銅片26 按照上述原理連接其他銅片，使得電流進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。
[0049] 參照圖8和圖9,圖8為變壓器5省略銅片4后的左視圖，圖9為變壓器5的俯視 圖。銅片21至30和銅片4組成初級繞組51，銅片31至40和銅片4組成次級繞組52,初 級繞組51夾在次級繞組52的兩側(cè)，通過交替放置初級繞組和次級繞組這種變壓器的插入 技術(shù)，增加繞組間的耦合以減小漏感，同時(shí)使得電流平均分布，減小變壓器損耗。當(dāng)然，還可 以將初級繞組和次級繞組的銅片背對地交替疊放，利用該插入技術(shù)也有效地增加繞組間的 耦合。同時(shí)將變壓器的多個(gè)銅片通過緊壓后成為一體，使得銅片之間的距離減少，有利于提 高電磁耦合效率，也提高功率密度。優(yōu)選地，初級繞組51的銅片厚度大于或等于次級繞組 52的銅片厚度，或初級繞組51的銅片厚度小于或等于次級繞組52的銅片厚度。優(yōu)選地，除 了采用銅片4進(jìn)行電連接外，可以采用導(dǎo)線進(jìn)行電連接。
[0050] 變壓器第三實(shí)施例：
[0051] 參照圖10,在變壓器第二實(shí)施例的基礎(chǔ)上，變壓器5(圖中省略了銅片）還可以增 加風(fēng)冷散熱器6,風(fēng)冷散熱器6包括與變壓器5的磁芯鄰接的殼體，優(yōu)選地，風(fēng)冷散熱器6的 殼體還可以通過硅膠或?qū)釅|與變壓器5連接，風(fēng)冷散熱器6的外壁包圍在變壓器5的磁 芯的周圍，以增大導(dǎo)熱面積和提高導(dǎo)熱效率。更進(jìn)一步的方案是，風(fēng)冷散熱器6由多個(gè)散熱 鰭片61組成，多個(gè)所述散熱鰭片呈平行分布，優(yōu)選地，風(fēng)冷散熱器6還可以在其中部安裝有 散熱風(fēng)扇，多個(gè)所述散熱鰭片61以散熱風(fēng)扇為中心呈放射狀分布。
[0052] 變壓器第四實(shí)施例：
[0053] 參照圖10,在變壓器第二實(shí)施例的基礎(chǔ)上，多個(gè)變壓器5(圖中省略了銅片）還可 以安裝在水冷散熱器7中進(jìn)行散熱，水冷散熱器7包括殼體，殼體圍成容納有冷卻劑的容納 腔71和容納腔72,容納腔71和容納腔72的外壁夾在變壓器5的磁芯兩側(cè)，在容納腔71和 容納腔72的下方分別開設(shè)有進(jìn)水口 73和出水口 74,水冷散熱器7還包括用于連接容納腔 71和容納腔72的連接管75。
[0054] 變壓器第五實(shí)施例：
[0055] 參照圖12,本實(shí)用新型變壓器的繞組除了如第一實(shí)施例或第二實(shí)施例所述的繞組 夕卜，還可以如圖11所示的繞組，銅片81包括兩個(gè)電連接部811和812,銅片82包括兩個(gè)電 連接部821和822,其中，連接部812和822分別呈與銅片本體彎曲90度設(shè)置，并且在繞組 中間設(shè)置有兩個(gè)磁芯，電連接部812和電連接部822電連接并設(shè)置在兩個(gè)磁芯之間，電連接 部812和電連接部822可伸出到磁芯外，以便于對其進(jìn)行焊接連接。
[0056] 由上述方案可見，繞組由扁平狀的銅片組成，并在銅片除電連接部之外的表面覆 設(shè)有用于絕緣的絕緣層，當(dāng)初級繞組和次級繞組的銅片安裝到磁芯中時(shí)，由于銅片可根據(jù) 不同的導(dǎo)電電流或不同的趨膚深度需求制作成不同厚度或形狀尺寸，有利于減少趨膚效應(yīng) 的影響，利用整個(gè)銅片進(jìn)行電流的導(dǎo)通，使得銅片能夠適應(yīng)不同大小的電流，從而提高該變 壓器的功率，同時(shí)通過初級繞組的銅片與次級繞組的銅片緊密貼合，從而在減少漏感的同 時(shí)提高變壓器的電磁耦合性能。再者，通過生產(chǎn)銅片21、22、23和銅片4這四種規(guī)格的銅 片，通過不同的裝配方法，便可以組裝出多匝繞組，器件標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)有利于該平面變壓器 規(guī)?；湍K化的生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，降低成本。
[〇〇57] 最后需要強(qiáng)調(diào)的是，本實(shí)用新型并不限于上述的實(shí)施方式，銅片21、22、23和銅片 4只是本實(shí)用新型一個(gè)較優(yōu)的實(shí)施例，銅片之間的組合方式可以根據(jù)實(shí)際需求來改變電連 接部的設(shè)置位置，這些都應(yīng)該包括在本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 變壓器，包括磁芯和套在所述磁芯上的至少兩個(gè)繞組； 每一個(gè)所述繞組包括至少一個(gè)銅片，所述銅片繞所述磁芯橫截面的外周設(shè)置，所述銅 片包括第一端面和位于所述第一端面背側(cè)的第二端面； 其特征在于： 所述銅片包括第一端部和與所述第一端部位于同一側(cè)的第二端部，所述第一端部在所 述第一端面上設(shè)有第一電連接部，所述第二端部在所述第二端面上設(shè)有第二電連接部，所 述銅片除所述第一電連接部和所述第二電連接部之外的表面覆設(shè)有絕緣層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓器，其特征在于： 一個(gè)所述繞組包括兩個(gè)以上的所述銅片，一個(gè)所述銅片的所述第一電連接部與同一個(gè) 繞組的相鄰一個(gè)所述銅片的所述第二電連接部電接連。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的變壓器，其特征在于： 所述電連接的方式為焊接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的變壓器，其特征在于： 一個(gè)所述繞組的一個(gè)所述銅片的所述第一電連接部設(shè)置在相鄰一個(gè)所述繞組的一個(gè) 所述銅片的所述第一電連接部的背對側(cè)上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的變壓器，其特征在于： 一個(gè)所述繞組的一個(gè)所述銅片的厚度大于或等于相鄰一個(gè)所述繞組的一個(gè)所述銅片 的厚度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的變壓器，其特征在于： 多個(gè)所述銅片通過緊壓后黏合為一體。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的變壓器，其特征在于： 所述變壓器還包括第一散熱器，所述第一散熱器包括與所述磁芯鄰接的殼體。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的變壓器，其特征在于： 所述第一散熱器還包括多個(gè)安裝在所述殼體上的散熱鰭片，多個(gè)所述散熱鰭片呈平行 分布或呈放射狀分布。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的變壓器，其特征在于： 所述變壓器還包括第二散熱器，所述第二散熱器包括殼體，所述殼體圍成容納有冷卻 劑的容納腔，所述殼體開設(shè)有進(jìn)水口和出水口，所述殼體的外壁與所述磁芯鄰接。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的變壓器，其特征在于： 所述殼體夾在所述磁芯的兩側(cè)，所述進(jìn)水口和所述出水口分別設(shè)置在所述磁芯的兩 側(cè)。
【文檔編號】H01F27/29GK203850116SQ201420159257
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月2日
【發(fā)明者】李友蘭 申請人:李友蘭